地球化学分区
㈠ 地球化学分区
决定区域地球化学特点的基本因素是该区域所处的大地构造位置、区内各地质体的化学性质与分布状况以及区域成矿的特点。结合本区大地构造环境演化和不同地质环境内地层、岩浆岩、地质构造的分布特征，以区域主要断裂构造为参考边界，将工作区划分为4个地球化学分区，其中Ⅲ分区，Ⅳ分区又各自分为2个亚区(图3.2)，各分区主要特征是:
图3.2 工作区地球化学分区图(底图据中国地质调查局1∶50万地质图数据库，2000)
3.1.4.1 地球化学Ⅰ区
南以漳县－武山－唐藏深大断裂(商－丹缝合带部分)为界，构造位置属于北秦岭成矿带。该区与金矿相关的地层主要为秦岭群(Pt1－2)长英质片麻岩夹细碎屑岩和李子园群(Pz1)变质火山喷发沉积岩以及舒家坝群(D2)海相细碎屑岩。该区已发现李子园金矿、柴家庄金矿等数个中小型金矿床(点)。
根据1∶20万区域化探扫面数据，对20个元素进行分析处理可知，本区趋于富集的元素是:Ag、As、B、Co、Cr、Ni、Pb、Sb、V、Zn，表现为元素的高背景区;趋于贫化的元素是:Hg、Mo、Sn、Sr、Au等元素集散特征不明显。从本区元素的变异系数和异常衬度来看，变异系数(Cv)>1的有Au、Bi、Mo、Sb，属于强分异型元素，Sn、W属于弱分异型元素，其他属于原生均值型元素。从元素组合特征分析(图3.3)Au元素与Pb、Zn、Ag、As、Sb相关性较好，成为本区金矿找矿的指示性元素组合。
3.1.4.2 地球化学Ⅱ区
南以临潭－宕昌－凤镇深大断裂为界，对应于岷县－礼县－柞水海西褶皱带，夹持在山阳区域大断裂之间。区内已发现李坝、罗坝、八卦庙、金山、马泉等金矿床和厂坝、李家沟、邓家山、毕家山、洛坝、页水河等铅锌矿。本区趋于富集的元素是:Ag、As、Bi、Co、Ni、Ti，趋于贫化的元素有Hg、Mo、Sn、Sr，Au等，其他元素的集散不明显。从本区元素变异系数和异常衬度来看，变异系数(Cv)>1的有Bi、Sb、Mo，属强分异型元素。从元素组合特征分析(图3.4)Au与As、Sb、Hg相关性好，组成典型的前缘晕元素组合。
图3.3 Ⅰ区R型聚类分析图
图3.4 Ⅱ区R型聚类分析图
3.1.4.3 地球化学Ⅲ区
夹持在临潭－宕昌－凤镇深大断裂和玛曲－迭部－武都－略阳断裂(勉略缝合带部分)之间，又据岩层明显不同，沿迭山－凤县深大断裂又细化为两个亚区。Ⅲ－1亚区地层为一套晚三叠世隆务河群(T1－2L)灰岩，该区已发现鹿儿坝金矿等几个大中型金矿床和一些小型金矿(点)。分析1∶20万区域化探扫面数据分析可知，本区趋于富集的元素是:Ag、As、Au、Bi、Co、Cr、Ni、Pb、V、Zn、Sb，表现为元素的高背景区;趋于贫化的元素有:Hg、Mn、Sn、Sr，其他元素集散特征不明显。从变异系数和异常衬度来看，变异系数(Cv)>1的有Au、Bi、Mo、Sb，属强分异型元素。从元素组合特征分析(图3.5)Au－Ag－Cu－Pb－Zn组合相关性较好，成为本区典型的浅成低温热液矿床的找矿组合;Ⅲ－2亚区主要为一套晚白垩世地层，岩性主要是砂岩、粉砂岩和灰岩，该区已发现有九源、坪定、洛地坪等几个大中型金矿床和一些小型金矿点。分析1∶20万区域化探扫面数据分析可知，本区趋于富集的元素是:Ag、As、Bi、Co、Cr、Ni、Pb、Sb、Sr、V、Zn，表现为元素的高背景区;趋于贫化的元素有:Hg、Mo、Sn、Sr，其他元素集散特征不明显。从变异系数和异常衬度来看，变异系数(Cv)>1的有Au、Bi、Mo、Sb，属强分异型元素。从元素组合特征分析(图3.6)Au与其他元素相关性较差，显示出单独成矿的特点。
3.1.4.4 地球化学Ⅳ区
以玛曲－迭部－武都－略阳断裂(勉略缝合带部分)为界划分本区，又据地层明显不同以哲波山－岷江断裂为界划分出两个亚区。Ⅳ－1亚区位于工作区西南角，大地构造位置属于松潘－甘孜构造带的一部分。该区已发现有巴西、团结、马脑壳等金矿床。岩性主要为晚三叠世杂谷脑组的石英砂岩与碳质板岩互层。分析1∶20万区域化探扫面数据分析可知，本区趋于富集的元素是:Ag、As、Bi、Cr、Ni、Sb、Ti，其他元素集散特征不明显。从变异系数和异常衬度来看，变异系数(Cv)>1的有Au、Bi、Mo、Sb，属强分异型元素。从元素组合特征分析(图3.7)，Au元素与As、Sb、Hg相关性好，是典型的前缘晕元素组合。Ⅳ－2亚区位于工作区东南角。大地构造位置属于摩天岭成矿带的一部分。该区已发现有阳山金矿、石鸡坝、甲勿寺、联合村、铧厂沟金矿，含少量太古代花岗岩－绿岩，大面积分布元古代碧口群，同时发育加里东－早华力西海槽型复理石建造，晚华力西－早印支期台地型碳酸岩建造及晚印支期海槽复理石建造;分析1∶20万区域化探扫面数据分析可知，本区趋于富集的元素是:Ag、As、Bi、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Ti、V、Zn，趋于贫化的元素有Hg、Mo、Sn、Sr、Au，其他元素集散特征不明显。从变异系数和异常衬度来看，变异系数(Cv)>1的有Bi、Mo、Pb，属强分异型元素，Au的Cv为0.93，属分异型元素;其他为原生均值型元素。从元素组合特征分析(图3.8)，Au元素与As、Sb、Hg相关性好，是典型的前缘晕元素组合。
图3.5 Ⅲ－1区R型聚类分析图
图3.6 Ⅲ－2区R型聚类分析图
图3.7 Ⅳ－1区R型聚类分析图
图3.8 Ⅳ－2区R型聚类分析图
㈡ 农业环境质量地球化学分区
(一)农业环境质量地球化学分区原则
以表层土壤地球化学调查成果为依据，根据土壤酸碱度、营养及有益元素丰缺、有机质含量、重金属污染情况和环境质量情况包括地貌类型分区和光、热、水影响条件等诸因素(表2－7)，对调查区农业环境质量进行地球化学分区。营养元素和有机质含量(有机质=TOC×1.724)按《中国土壤普查技术》执行，Ca，Mg，Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，B元素丰缺分级标准，由调查区表层土壤统计成果划分(表2－8)，重金属污染采用土壤综合污染指数确定无污染、轻度污染和重度污染(表2－9);地貌类型主要考虑平原、盆地、低山等主要条件，因此，环境质量和地球化学特征采用特征标志类别重叠累计的统计方式，划分为优质农业环境区、中等农业环境区、低级农业环境区3类农业环境质量地球化学区(图版Ⅴ附图2－27)。
表2－7 农业环境质量地球化学分区类型及特征标志
注:营养元素、有机质划分标准按《中国土壤普查技术》执行。
表2-8 表层土壤营养、有益元素丰缺分级标准
注: 有机质，N，P，K 引自 《中国土壤普查技术》; 其他元素为调查区统计成果。
表2-9 土壤污染分级
( 二) 农业环境质量地球化学分区特征简述
1. 优质农业环境区
优质农业区主要分布在长江南岸的九江、湖口、彭泽等地，以及南昌、乐平、丰城、高安、奉新等地区，其中控制面积比较大的是长江南岸、南昌东部、乐平及丰城等优质农业区。
长江南岸优质农业区，全区为第四纪全新世褐黄色含砾亚粘土夹岩块岩屑。南昌东部优质农业区，全区为第四纪中更新世棕红色网纹状粘土和全新世褐黄色含砾亚粘土夹岩块岩屑。乐平优质农业区，主要在乐安江流域分布，出露第四纪全新世褐黄色含砂亚粘土夹岩块岩屑。丰城优质农业区，主要在丰城市南部呈北东向展布，优质农业区出露第四纪全新世褐黄色含砾亚粘土夹岩块岩屑。该区域有利于发展高效优质粮食、棉花、油菜和蔬菜等作物生产。
2. 中等农业环境区
中等农业区，主要分布在鄱阳湖周边地区和五大水系的冲 ( 洪) 积平原区及湖口、彭泽的平原区，主要出露第四纪全新世褐黄色含砾亚粘土夹岩块岩屑，及浅灰、深灰色粉砂质粘土。涉及中等农业区面积较大，总体用环境质量地球化学特征来评价中等农业区的综合情况。
表层土壤酸碱度(pH值)5.5～8.0，鄱阳湖地区表层土壤为中性至弱碱性。其他地区为偏酸性至酸性土壤。表层土壤氮(N)含量830～2300μg/g，磷(P)含量530～1250μg/g，氧化钾(K2O)含量1.25%～2.5%，氧化钙(CaO)含量0.2%～1.25%，氧化镁(MgO)含量0.4%～1.25%，营养元素都在背景值及高含量分布范围内;三氧化二铁(Fe2O3)含量3.25%～6.75%，锰(Mn)含量250～1500μg/g，铜(Cu)含量20～45μg/g，锌(Zn)含量50～100μg/g，钼(Mo)含量0.5～1.6μg/g，硼(B)含量65～125μg/g，有益元素含量在低背景和高含量范围内，对农业生产是有益的。有机质含量0.8%～4.2%，属中等农业区的平均含量。表层土壤砷(As)含量8～16μg/g，镉(Cd)含量0.12～0.50μg/g，汞(Hg)含量0.05～0.32μg/g，铬(Cr)含量50～200μg/g，铅(Pb)含量20～125μg/g，表层土壤重金属综合污染指数为轻度污染，土壤环境质量地球化学综合评价为中等农业区。
3.低级农业环境区
低级农业区，主要分布在抚州、余江、高安北部和赣江流域及鄱阳县地区。低级农业区重点概述抚州、余江、高安北部地区的具体情况。
抚州低级农业区，主要分布在抚州市南部，出露第四纪全新世褐黄色含砾亚粘土夹岩块岩屑及白垩纪砖红色碎屑岩风化残坡积区。余江低级农业区，在余江县东部和北部，信江流域的南侧分布。出露第四纪全新世褐黄色含砾亚粘土夹岩块岩屑，早—晚更新世棕黄色、棕红色网纹状亚粘土和晚白垩世砖红色碎屑岩风化残坡积区。高安北部低级农业区，位于高安市锦江北岸，出露第四纪全新世褐黄色含砂砾亚粘土夹岩块岩屑，早—晚更新世棕黄色、棕红色网纹状亚粘土和晚白垩世砖红色碎屑岩风化残坡积沉积区。该低级农业区呈北东东向展布，与白垩纪地层展布一致。
综合上述情况，优质农业环境区、中等农业环境区和低级农业环境区，出现在不同的地区，它与地质背景、第四纪地质作用过程和生态环境密切相关，反映了调查区表层土壤基本化学组成的客观差异。表层土壤中化学元素含量反映了土壤环境质量地球化学特征的差异，土壤中一些营养元素和有益元素地球化学指标的差异，都可以从其成土母质化学成分来源找到一定的联系。
㈢ 什么是地球化学
地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的边缘学科。自20世纪70年代中期以来，地球化学和地质学、地球物理学已成为固体地球科学的 三大支柱。它的研究范围也从地球扩展到月球和太阳系的其他天体。
地球化学的理论和方法，对矿产的寻找、评价和开发，农业发展和环境科学等有重要意义。地球科学基础理论的一些重大研究成果，如界限事件、洋底扩张、岩石圈演化等均与地球化学的研究有关。
地球化学发展简史
从19世纪开始，一些工业国家逐渐开展系统的地质调查和填图、矿产资源的寻找及开发利用促进了地球化学的萌芽。1838年，德国舍恩拜因首先提出“地球化学”这个名词。19世纪中叶以后，分析化学中的重量分析、容量分析逐渐完善；化学元素周期律的发现以及原子结构理论的重大突破，为地球化学的形成奠定了基础。
1908年，美国克拉克发表《地球化学资料》一书。在这部著作中，克拉克广泛地汇集和计算了地壳及其各部分的化学组成，明确提出地球化学应研究地球的化学作用和化学演化，为地球化学的发展指出了方向。挪威戈尔德施密特在《元素的地球化学分布规则》中指出化学元素在地球上的分布，不仅与其原子的物理化学性质有关，而且还与它在 晶格中的行为特性有关。这使地球化学从主要研究地壳的化学纽成转向探讨化学元素在地球中分布的控制规律。
1922年费尔斯曼发表《俄罗斯地球化学》一书，系统论述了各地区的地球化学，是第一部区域地球化学基础著作。1924年维尔纳茨基发表了《地球化学概论》一书，首次为地球化学提出了研究原子历史的任务，最先注意到生物对于地壳、生物圈中化学元素迁移、富集和分散的巨大作用。1927年他组织和领导了世界上第一个地球化学研究机构——生物地球化学实验室。
与此同时，放射性衰变规律的认识、同位素的发现、质谱仪的发明与改进，导致了同位素地球化学，特别是同位素地质年代学的开拓。1907年美国化学家博尔特伍德发表了第一批化学铀-铅法年龄数据。30～40年代铀-钍-铅法、钾-氩法、 钾-锶法、普通铅法、碳-14法等逐步发展完善，使同位素地质年代学初具规模。
20世纪50年代以后，地球化学除了继续把矿产资源作为重要研究对象以外，还开辟了环境保护、地震预报、海洋开发、农业开发、生命起源、地球深部和球外空间等领域的研究。地球化学分析手段飞速发展，广泛应用超微量、高灵敏度的分析测试技术和仪器，配合电子计算机的使用，不仅可获得大量高精度的分析数据，而且可以直接揭示样品中难于观测的元素及其同位素组成的细微变化和超微结构。
在这个时期，中国在元素地球化学、同位素地质年代学方面也取得了一批重要成果，如1961年李璞等发表了中国第一批同位素年龄数据；1962年黎彤等发表了中国各种岩浆岩平均化学成分资料；1963年中国科学院完成了中国锂铍铌钽稀土元素地球化学总结，提出了这些矿种的重要矿床类型和分布规律。
地球化学的基本内容
地球化学主要研究地球和地质体中元素及其同位素的组成，定量地测定元素及其同位素在地球各个部分(如水圈、气圈、生物圈、岩石圈)和地质体中的分布；研究地球表面和内部及某些天体中进行的化学作用，揭示元素及其同位素的迁移、富集和分散规律；研究地球乃至天体的化学演化，即研究地球各个部分，如大气圈、水圈、地壳、地幔、地核中和各种岩类以及各种地质体中化学元素的平衡、旋回，在时间和空间上的变化规律。
基于研究对象和手段不同，地球化学形成了一些分支学科。
元素地球化学是从岩石等天然样品中化学元素含量与组合出发，研究各个元素在地球各部分以及宇宙天体中的分布、迁移与演化。在矿产资源研究中，元素地球化学发挥了重要作用，微量元素地球化学研究提供了成岩、成矿作用的地球化学指示剂，并为成岩、成矿作用的定量模型奠定了基础。
同位素地球化学是根据自然界的核衰变、裂变及其他核反应过程所引起的同位素变异，以及物理、化学和生物过程引起的同位素分馏，研究天体、地球以及各种地质体的形成时间、物质来源与演化历史。同位素地质年代学已建立了一整套同位素年龄测定方法，为地球与天体的演化提供了重要的时间座标。
比如已经测得太阳系各行星形成的年龄为45～46亿年，太阳系元素的年龄为50～58亿年等等。另外在矿产资源研究中，同位素地球化学可以提供成岩、成矿作用的多方面信息，为探索某些地质体和矿床的形成机制和物质来源提供依据。
有机地球化学是研究自然界产出的有机质的组成、结构、性质、空间分布、在地球历史中的演化规律以及它们参与地质作用对元素分散富集的影响。生命起源的研究就是有机地球化学的重要内容之一。有机地球化学建立的一套生油指标，为油气的寻找和评价提供了重要手段。
天体化学是研究元素和核素的起源，元素的宇宙丰度，宇宙物质的元素组成和同位亲组成及其变异，天体形成的物理化学条件及在空间、时间的分布、变化规律。
环境地球化学是研究人类生存环境的化学组成化学作用、化学演化及其与人类的相互关系，以及人类活动对环境状态的影响及相应对策。环境地球化学揭示了某些疾病的地区性分布特征及其与环境要素间的关系。
矿床地球化学是研究矿床的化学组成、化学作用和化学演化。着重探讨成矿的时间、物理化学条件、矿质来源和机理等问题。它综合元素地球化学、同位素地球化学、勘查地球化学和实验地球化学等分支学科的研究方法和成果，为矿产的寻找、评价、开发利用服务。
区域地球化学是研究一定地区某些地质体和圈层的化学组成、化学作用和化学演化，以及元素、同位素的循环、再分配、富集和分散的规律。它为解决区域各类基础地质问题、区域成矿规律和找矿问题以及区域地球化学分区与环境评价等服务。区域地球化学揭示的元素在空间分布的不均匀性，为划分元素地球化学区和成矿远景区提供了依据。
勘查地球化学是通过对成矿元素和相关元素在不同地质体及区带的含量和分布研究，找出异常地段，以便缩小和确定找矿及勘探对象。除直接为矿产资源服务外，它也是环境评价及国土规划的重要参考。
地球化学的一些重大成果是各分支学科综合研究的结果。如陨石、月岩与地球形成的同位素年龄的一致，表明太阳系各成员形成独立宇宙体的时间是大致相同的。又如微量元素和同位素研究，导致发现地幔组成的不均一性(垂向的和区域的)，提出了双层地幔模型，加深了对地球内部的认识。天体化学、微量元素和同位素地球化学研究，还为新灾变论提供了依据。
在研究方法上，地球化学综合地质学、化学和物理学等的基本研究方法和技术，形成的一套较为完整和系统的地球化学研究方法。这些方法主要包括：野外地质观察、采样；天然样品的元素、同位素组成分析和存在状态研究；元素迁移、富集地球化学过程的实验模拟等。
在思维方法上，对大量自然现象的观察资料和岩石、矿物中元素含量分析数据的综合整理，广泛采用归纳法，得出规律，建立各种模型，用文字或图表来表达，称为模式原则。
随着研究资料的积累和地球化学基础理论的成熟和完善，特别是地球化学过程实验模拟方法的建立，地球化学研究方法由定性转入定量化、参数化，大大加深了对自然作用机制的理解，现代地球化学广泛引入精密科学的理论和思维方法研究自然地质现象，如量子力学、化学热力学、化学动力学核子物理学等，以及电子计算技术的应用使地球化学提高了推断能力和预测水平。
当前地球化学的研究正在经历三个较大的转变：由大陆转向海洋；由地表、地壳转向地壳深部、地幔；由地球转向球外空间。地球化学的分析测试手段也将更为精确快速，微量、超微量分析测试技术的发展，将可获得超微区范围内和超微量样品中元素、同位素分布和组成资料。低温地球化学、地球化学动力学、超高压地球化学、稀有气体地球化学、比较行星学等很有发展前景。
㈣ 区域地球化学场特征
一、概述
华北陆块西南边缘地处内蒙古西部和甘肃西部两省（区）的交接处，位于祁连造山带与华北陆块的交汇部位，地质构造很复杂，成矿地质条件有利。本次研究是在前人工作的基础上，主要论述阿拉善地块南缘合黎山—龙首山隆起带及祁连造山带的区域地球化学特征，分析元素（特别是成矿元素）的分布、分配特征，结合地质矿产的分布规律，进行成矿预测。
区内地球化学资料主要来源于甘肃省地质矿产局化探队和物探队的1∶20万区域化探测量及化探队编制的1∶100万甘肃省祁连西部地球化学图。资料分析时，本次主要采用了元素丰度（即算术平均值
富集系数（K）:K＜0.5贫化，0.5＜K＜0.75弱富集，
0.75＜K＜1较强富集，K＞1强富集
变异系数（Cv）:Cv＜0.5分异差，0.5＜Cv＜0.75弱分异，
0.75＜Cv＜1较强分异，Cv＞1强分异
一般说 富集系数（K）——水系沉积物算术平均值（
二、各级构造单元元素丰度、富集、分异特征
根据1:20万区域化探水系沉积物测量分析资料，各构造单元包括阿拉善地块（南缘）、祁连造山带及其次级构造单元（北祁连、中祁连和南祁连）的元素丰度（
（一）祁连造山带和阿拉善地块（南缘）元素丰度、富集、分异特征
1.祁连造山带元素丰度、富集、分异特征
（1）常量元素：与全国的相比，祁连造山带的CaO、MgO、Na2O较高，Al2O3、SiO2较低，碱性亲石元素Th、Li较低。
（2）微量元素：Sb、As、Au、Cr、Ni、Cu、F、Ba、W等元素丰度较高，并具有强富集、强分异的特征。
从上述表明祁连造山带的中基性火山岩建造及加里东期构造演化、迭加的成矿作用，与该带Cu、Cr、Au、Ba、W、萤石等矿化特征基本相符。
2.阿拉善地块（南缘）元素丰度、富集、分异特征
（1）常量元素：与全国的相比，阿拉善地块（南缘）的CaO、MgO、Na2O较高，Al2O3、SiO2较低，碱性亲石元素：Th、Li较低。
（2）微量元素：Au、Ba、F、Mo、Sr、La等元素丰度较高，并具有强富集、弱—较强分异的特征。
从表1-1还可看出阿拉善地块（南缘）Ba、La、Sr、Ca、Hg等元素丰度高于祁连造山带，为古老陆块结晶岩系的特征组合，与前长城系及广泛分布的中酸性侵入岩相关。
表1-1地球化学参数统计表
续表
注：1.中国据任天祥资料；
2.表中元素含量单位（wB）:Ag、Au、Hg、Cd为10-9；Al、Ca、Fe、K、Na、Mg、S为10-2；其余元素为10-6。
（二）北祁连、中祁连和南祁连元素丰度、富集、分异特征
1.北祁连褶皱带元素丰度、富集、分异特征
常量元素：与全国的相比，CaO、MgO、Na2O较高，Al2O3、SiO2较低。碱性亲石元素：Th、Li较低。成矿元素：As、Sb、Au、Ba、Co、Cr、Ni、V、Cu、Fe、Mn等元素丰度较高，并具有强富集特征。变异系数达到强分异的元素有Au、Ba、Cr、Ni、F等，特别是Au的变异系数达2.8，为祁连山地区最高值，显示了该带强烈的构造活动及以中基性火山岩为主的赋矿特征。
2.中祁连隆起带元素丰度、富集、分异特征
常量元素：与全国的相比，CaO、MgO、Na2O较高，特别是CaO高近5倍，SiO2较低。碱性亲石元素：Th、Li较低。成矿元素：As、Sb、Au、Cr、Ni、Cu、F、W、Sr等元素丰度较高，并具有强富集特征。变异系数达到强分异的元素有Sb、W、Ni等，特别是W达3.1，为祁连山地区最高值，反映了该带构造、岩浆岩带的成矿特性及隆起带边缘断裂带Cr、Ni、As、Hg等元素异常展布特征。
3.南祁连褶皱带元素丰度、富集、分异特征
常量元素：与全国的相比，CaO、MgO、Na2O较高，SiO2较低。碱性亲石元素Th、Li较低。成矿元素：As、Au、Co、Cr、Ni、Cu、F、Mn等元素丰度较高，并具有强富集特征。变异系数为强—较强分异的元素有Au、As等，此外B、La、Mn、P、Pb丰度相对较高，说明该带基性组分分配不及北祁连，Au、As可能为一区域矿源层。
4.北祁连、中祁连和南祁连元素丰度的对比
常量元素：中祁连除SiO2、Al2O3相对较低，CaO、MgO相对较高及碱性亲石元素Th、Li相对较低外，其余元素的丰度与南、北祁连元素丰度的差异不明显，南、北祁连间，北祁连MgO偏高，Na2O偏低外，其余元素的丰度基本相似，这些特征表明，北、中、南祁连3个构造带在地质、构造演化上的差异。成矿元素：中祁连除W、Cr元素丰度相对较高外，其余元素的丰度一般均较低，北祁连Cu、Zn、Pb、Ag、Cr、Ni、V、Ti等元素的丰度较高，南祁连As、Hg、Au、Mn等元素的丰度较高，这些特征与该区带的W、Cr、Cu、Pb、Zn、Au等矿化分布基本一致，反映了北、中、南祁连3个构造带各自的成矿特征。
三、主要地层、岩浆岩中元素丰度、分异特征
（一）主要地层元素丰度、分异特征
区内主要地层元素丰度、分异值列于表1-2、表1-3，其特征按构造单元概述如下：
1.祁连造山带
该区主要地层元素地球化学参数见表1-2，由表1-2可看出：①随地层由老至新（前长城系—第三系）多数元素的含量呈降低的趋势，它们是：As、Au、Hg、Sb、Ag、Cu、Zn、Cr、Ni、Co、V、Ti、Fe、Mn、P、W、Mo、Y、La等，其中以早古生代地层居高，成为区内主要成矿元素的矿源层，如寒武系中Co、Cr、Mn、Sn、Sb、Y平均含量高出其他地层，奥陶系中As、Au、Cu、Ti、V、Zn、Fe为各地层之最。②随地层由老至新逐渐升高的元素有B、Be、Pb、Na、Si，虽含量变化不大，其中，古生代地层稍有升高，而总的趋势与上述多数元素相反。③少数元素如Bi、Sr在新老地层中平均含量较高，而古生界则稍低，Ca、Al、Th、U、Zr在古生界偏高，向新、老地层呈递减趋势。
表1-2甘肃省祁连地区主要地层单元中元素地球化学参数统计表
续表
续表
注：表中元素含量单位（wB）:Ag、Au、Hg、Cd为10-9；Al2O3、SiO2、Na2O、K2O、CaO、MgO为10-2；其余元素为10-6。
各地层中变异系数大于0.75，即较强—强分异的元素，大致可分为：①元古宇—下古生界有Cr、Ni、W、Hg、Au、Sb、As等，于前长城系中W的变异系数值为0.84，为全区之最，Cr、Ni于长城系中变异系数值分别为1.65、1.12，为全区最大值。②上古生界—三叠系有As、Au、Hg、Sb等。
由于地层的区域分布及成岩环境的差异，导致微量元素在同一地层不同地域元素分布的不均匀，如表1-3，南、北祁连奥陶纪和志留纪火山岩系，其基性组分含量存在差异，成铜条件有所不同，北祁连广泛分布基性火山岩，基性组分含量偏高，铜的背景值相对较高，为40.2×10-6，峰值为566×10-6，而南祁连基性组分偏低，Cu的背景值较低，为35.1×10-6，峰值为127×10-6，呈南弱北强的元素赋存趋势。
表1-3南、北祁连奥陶系、志留系元素背景值对比表
注：表中元素含量单位（wB）:K、Na、Ca、Mg、Al、Si为10-2，其余元素为10-6。
在北祁连褶皱带东、西部带状分布的火山岩系（如寒武系、奥陶系）中，其特征元素含量存在差异，从表1-4可看出元素Ag、Pb、Zn在东部偏高，基性组分偏低，而在西部元素Cu偏高，基性组分偏高，表明西部强烈的基性火山喷发作用及东西部成矿元素的差异。
表1-4北祁连寒武系、奥陶系元素背景值对比表
注：表中元素含量单位（wB）为10-6。
上述元素在区域地层中的赋存特征，反映了祁连造山带的南北向及东西向在区域构造演化及成矿作用上的差异。
2.阿拉善地块（南缘）
该区大部分被新生界覆盖，表1-5仅列出了前长城系、震旦系及白垩系地球化学参数供参考。从表1-5可看出：①随地层由老至新呈降低的元素有：As、Co、Cr、Ni、Ti、V、Zn、Cu、Hg、Mn、P、U、Cd、Na、Fe等。②随地层由老至新逐渐增高的元素有Pb、B、Si、As等。③元素丰度和变异系数均较大的，前长城系有As、Hg、Au、Cr、Ni、Co、Mo等元素，震旦系有F、Mn、Sb等元素。
表1-5阿拉善地块南缘（龙首山地区）地层中主要地球化学参数表
注：表中元素含量单位（wB）:Ag、Au、Hg、Cd为10-9；Al2O3、SiO2、Na2O、K2O、CaO、MgO为10-2；其余元素为10-6。
（二）主要岩浆岩中元素丰度、分异特征
区内岩浆侵入活动比较强烈，主要侵入期为加里东期，其次是五台—蓟县期，华力西期。加里东期和五台—蓟县期主要分布于祁连山地区，华力西期主要分布于阿拉善（南缘），岩体较齐全，从超基性—酸性各类岩石，就规模而言，中酸性岩呈岩基、岩株状；基性、超基性岩多为串珠状、长条状小岩体群，各类岩浆岩元素丰度（
表1-6祁连地区岩浆岩中元素地球化学参数表
续表
注：表中含量单位（wB）:Al、Ca、Fe、K、Mg、Na、Si为10-2；Ag、Au、Cd、Hg为10-9；其余元素均为10-6。
表1-7阿拉善（南缘）中酸性岩元素地球化学参数表
续表
注：表中单位（wB）:Al、Ca、Fe、K、Mg、Na、Si为10-2；Ag、Au、Cd、Hg为10-9；其余元素均为10-6。
各岩类变异系数（Cv）中，分异性较强的元素有：As、Au、Hg、Sb、W、Cr、Ni等，而常量元素Al、K、Na、Si则呈现均一性，Cv值小于0.5。
上述表明岩浆岩的侵入为本区成矿提供了前提，地球化学资料证实铁族元素在基性、超基性岩体群中明显富集，并与已知矿带相对应，同时，Au、Ag及亲铜组分与各类岩浆岩均有不同程度的亲疏关联，这是本区岩浆活动显著的地球化学特征。
四、构造地球化学
区内地球化学场的分布主要为NW、NWW向，其次为NE向，与区内岩层的展布方向及地质构造关系十分密切，它的特征是：
1.褶皱构造地球化学特征
褶皱构造地球化学特征受地层化学特征的影响。由于褶皱带中地层、岩系和建造类型的不同，表现在元素区域分布特征有所不同，一般地层愈老，亲基性组合愈富集，而造岩元素稍有贫化。区内复式背斜构造出现Cr、Ni、Co、V、Fe、Mn、P的高背景带，异常成带连片，如镜铁山—祁连山背斜，沿褶皱轴部出现上述多元素富集带，反映了蓟县系构造层元素的原始丰度特征及含铁建造特征，而托来南山复向斜则出现上述元素的贫化区，其翼部Cu、Fe、Mn、W、Sn、Cr、Ni为强异常，它在某种程度反映了元素组合的分异和重分配特征。
2.断裂构造地球化学特征
区内主要断裂的地球化学特征是沿断裂带往往出现一条明显的线性串珠状排列的多元素异常带，如：①沿阿尔金断裂带出现一条明显的北东向线性串珠状异常带，与祁连南、北边缘北西向断裂的交汇处，如鹰嘴山、肃北、阿克塞等处附近出现Cr、Ni、W、Mo、Zn、Cu、Mn、Sb、P、Ba等元素综合异常。②沿龙首山断裂带出现北西向串珠状分布的Mo、W、Sn、Cr、Ni、Zn、Cu、Ba、Sb等元素综合异常，总体呈向南拱起的弧形，在异常两侧为低背景区。③沿中祁连南、北边缘出现党河南山、大雪山、走廊南山－冷龙岭3条相互平行的北西向，以As、Hg、Sb、Zn、Cu、Pb、Mo、W、Ba、P等元素为主的综合异常带。
区内不同方向地球化学异常带的复合交汇处，一般出现强度较高，规模较大，多向叠加的异常，它反映了多组断裂的交汇、复合，具有控岩、控矿的地球化学特征，这些特点为地质找矿指出了方向。
五、地球化学分区
依据地球化学异常的分布及其元素的组合特征，区内涉及三个地球化学省，分别为塔里木东北缘地球化学省、祁连地球化学省和阿拉善地块南缘地球化学省。本书主要研究Ⅱ区。地球化学域（二级）4个，地球化学段（带）9个，见图1-3和表1-8，各级次地球化学单元特征概述如下：
图1-3甘肃省中、西部地区地球化学分区示意图
图中I为塔里木东北缘地球化学省；Ⅱ为祁连山地球化学省；Ⅲ为阿拉善地块南缘地球化学省
表1-8地球化学分区表
注：①不属于祁连山地球化学省。
祁连山As、Sb、Au、Cr、Ni、Cu、W、Mo、Fe、Pb、F一级地球化学省（Ⅱ）在祁连山地区的富集系数（K）和变异系数（Cv）值均大于0.75，即为强—较强富集，分异的元素有As、Sb、Au、Cr、Ni、Cu、W、Mo、Fe、Pb、F等，其中Au、Sb、W、Cr、Ni为强富集、强分异元素，表现在区域分布上，多形成线状延伸的高背景带，异常值较强，多数异常与已知矿（化）带的空间分布相一致。它可划分为4个地球化学域，7个地球化学段（带）。
（一）北祁连Au、Ag、Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、W、Mo、Fe、Mn地球化学域（Ⅱ1）
该域可分为：
1.镜铁山－祁连山Fe、Mn、Ba、Cu、Pb、Mo、Cr、Ni地球化学段（
该段Ba、Cr、Ni、Pb、Sb为强富集、分异元素，Mo、As、W为较强富集、分异元素，Fe、Mn丰度分别为5.11×10-6、768×10-6，居各区之前，区内发育重要的含铁岩系（Jx、Ch、An、Ch）赋存有火山－沉积变质镜铁山、桦树沟、柳沟峡等Fe-Cu矿床，另有刃岗沟沉积变质型铁矿，小柳沟Fe、W矿等矿床（点）40余处，为区内重要的Fe、Cu成矿远景带。
2.鹰嘴山－冷龙岭Au、As、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Mo、Mn地球化学带（
该带是北祁连主体，地质构造复杂，下古生界火山岩系发育，是区内铜、多金属、金重要成矿远景带。区内Cr、Ni、Mo、Hg、As为强富集、分异元素，Au、Cu、Sb为较强分异元素。异常展布大致以祁连山峰为界，西部异常较另星，规模小，主要分布于昌马—妖魔山之间，由Fe、Cr、Cu、Zn、Sb、Bi等元素组成；东部异常成群成带出现，异常规模较大，为多元素复杂的组合异常，以错沟－九个泉、摆浪沟为代表的铜、多金属矿化，使区内Cu异常连片成带。
3.永登－白银Au、Ag、Hg、Cu、Pb、Zn、Mo、Mn地球化学带（
该带向西进入青海，向东被黄土所覆盖，是区内铜、多金属重要成矿远景带。区内Cu、Pb、Zn、Hg、Au为强富集、分异元素，Ag、As、Sb、Mo、Mn为较强富集、分异元素，构成以Cu、Pb、Zn、Ag、As、Sb为主的多元素北西西向地球化学异常带，其中赋存于中寒武统白银厂矿田上的异常最显著，异常规模大，强度高，Cu、Pb、Zn分别达273×10-6、912×10-6、1013×10-6。区内见有折腰山、小铁山、石青硐、猪嘴哑巴及西湾等多金属、金、银矿床，地球化学异常的分布、特征反映该带成矿元素的地球化学特征。
4.山丹－永昌Au、Sb、Cu、Pb、W、Mo、F地球化学段（
该段出露地层主要为寒武系海相火山岩系，加里东期中酸性岩（γ3、γδ3）比较发育。段内Au、Mo、Sb、Hg、F为强富集、分异元素，Cr、Ni、Co、Ti为贫化元素，异常规模小，有的呈点异常出现，仅在侵入岩接触带附近出现规模比较大的W、Sn、Bi、Mo组合异常，这是本段地球化学异常的特征。区内见有曹家口金、银及多金属矿点多处，产于岩体外接触带的断裂带上，表明本段具有Au、Ag及多金属矿的成矿条件。
（二）中祁连W、Mo、Au、Sb、Cr、Ni地球化学域（Ⅱ2）
该域可分为：
1.野马山－大雪山W、Mo、As、Sb、Ni、Cr地球化学带（
该带呈一向北拱起的弧形带，区内W、Cr、Ni为强富集、分异元素，Mo、As、Sb为较强富集、分异元素。出露地层以元古界为主，弧形断裂发育，岩浆岩多沿断裂带侵入，广泛的接触交代使元素组合多为高温热液组分，区内有塔儿海大型W矿、野马滩W、Mo矿等，是区内主要的W矿成矿带。
2.别盖－野马南山Mo、W、Cr、Ni、Ab、Au、Nb、Y地球化学带（
该带是中祁连隆起带的主体，区内Mo、W、Ni、Sb为强富集、分异元素，Au、As、Cr为较强富集、分异元素，出露地层以元古界为主，加里东期中酸性岩（γ3、γδ3、δO3）广布，沿野马大山背斜南北翼龚岔大坂－硫璜山及平达坂断裂分布有基性、超基性岩体，并形成了大道尔吉大型铬铁矿、查干布尔嘎斯Cu-Zn矿及盐池湾一带的Au矿。
（三）南祁连Au、As、Sb、Hg、Cu、Pb地球化学域（Ⅱ3）
该域大部在青海省境内，在甘肃省内仅有当金山口－党河南山Au、As、Sb、Hg、Cu、Pb地球化学带（
（四）河西走廊多元素低值地球化学域（Ⅱ4）
该域基本为新生界所覆盖，表现在地球化学场上，除在榆树沟、榆木沟两地区出露的下古生界地层中有弱小的Ag、As、Cu、Zn、Mn异常显示外，其余的均为多元素低值。
此外，在本区的东北部出露有阿拉善地块（南缘）合黎山－龙首山Cr、Ni、W、Mo、Cu、Zn、Nb、As地球化学带（
在本区的西北部出露阿尔金山Au、Sb、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Mo构造地球化学带（
六、成矿远景区预测
依据地球化学异常的分布特征，结合地质和物探资料，区内可划分出主要金属矿产成矿远景预测区6处。
1.阿尔金－鹰嘴山Au、多金属矿预测区
位于阿尔金北东向走滑断裂带与祁连造山带的交接部位，出露地层主要是下古生界及前长城系，加里东期中酸性岩较发育，基性、超基性岩沿阿尔金断裂分布，与祁连造山带数条北西西向断裂交汇，形成“入”字形，并有数条韧性剪切作用形成的融变糜棱岩化带，在“入”字形的交汇处，地球化学异常具有明显的“结”及分枝现象，主要有鹰嘴山、肃北、好布拉、阿尔金等以Au、Ag、As、Sb、Cu、Zn、Cr、Ni、W、Mo为主的多元素综合异常，呈串珠状沿阿尔金断裂带展布，异常规模大、强度高，浓集中心明显，在鹰嘴山异常区现已发现寒山Au矿、鹰嘴山Au矿；好布拉异常区见有掉石沟Pb矿等矿床，地质成矿条件很有利，特别是找Au矿很有前景。
2.塔尔沟－小柳沟W矿预测区
位于中祁连带大雪山复向斜北冀和北祁连西段的微左陆块中。出露一套前长城系结晶片岩，千枚岩及大理岩，与加里东期中酸性岩呈侵入接触，北西向断裂发育，塔尔沟大型W矿产于刃岗沟岩体（γδ3）的内部和与大理岩接触带中，矿化受控于张性裂隙带，并具有分枝、复合、尖灭侧现特征。小柳沟矿床的围岩是长城纪桦树沟组，为一套干枚岩、石英岩和碳酸盐岩。
区内地球化学异常主要有塔儿沟、刃岗沟、蔡大坂、小柳沟等，呈NW-NWW向展布，异常规模大、强度高，W、Sn、Bi、Be、Ag、Cd异常清晰，元素套合性好，并具有浓度分带特征，主元素W峰值达353×10-6。区内见有塔儿沟大型W矿，小柳沟大型W矿及W矿点多处，地质成矿条件很好，在该区开展工作必将会有新的更大的发现。
3.镜铁山－金儿泉Fe、Cu、多金属矿预测区
位于北祁连带的西部，出露地层为蓟县系、寒武系及奥陶系，与基性、超基性岩带构成复式背斜，北西向与北东向断裂交汇发育，区内见有镜铁山、柳沟峡等Fe-Cu矿床及多处铁矿点，铁矿赋存于蓟县系镜铁山群下岩组的含铁岩系中，铜矿体主要赋存于铁矿层下部绿色千枚岩中，由含铜铁碧玉带和含铜蚀变千枚岩带组成。
区内有镜铁山、宗宾大坂、龙孔大坂、金儿泉等地球化学异常多处，异常总体走向北西，形成规模较大的多元素综合异常带，其中镜铁山异常以Fe、Ba、Cu、Zn、Mn、Cr为主的综合异常，异常面积比较大，强度较高，为镜铁山Fe-Cu矿床的反映，在该区找矿具有良好的前景，相信在该区随着工作的进展，将会有新的重大的发现。
4.合黎山－金川Cu-Ni、稀有稀土金属矿预测区
该区位于阿拉善地块南缘，祁连造山带与华北陆块的交接部位，区内中新生界分布较广，出露地层主要为前长城系龙首山群，岩性为片麻岩、云母石英片岩及变粒岩等，其次是震旦系下统和中上统，断裂颇发育，华力西期花岗闪长岩和花岗岩呈岩株、岩基产出，沿北西向和北西西向断裂带见有前寒武纪和加里东期基性、超基性岩，而岩体规模较小，现已发现的主要矿床（点）有：金川大型Cu-Ni矿，M635 Cu-Ni矿化岩体，东大山Fe矿及挑花拉山Nb、Ta矿等。
区内有合黎山、挑花拉山、山丹北、青土井、金川等地球化学异常多处，异常总体走向北西，形成多元素综合异常带，其中挑花拉山异常以Nb、La、Th、W、Mo等元素为主，异常面积大，强度较高，为挑花拉山Nb、Ta矿床的反映，金川异常以Cr、Ni、Cu、Co、Au、Ag等元素为主，异常强度高，分带明显，Cu、Ni分别达89×10-6和147×10-6,Cu、Ni比值大于0.4，为金川矿田的反映，区内有基性、超基性岩及有关的矿异常数十处，又位于布格重力异常梯级带及莫霍面变异带附近，在该区找Cu-Ni、稀有稀土矿，特别是找Cu-Ni矿，具有良好的找矿前景。
5.北祁连香台子－老君山铜、多金属、金矿预测区
该区位于北祁连褶皱带的中部，出露地层主要是下古生界，其次是上古生界，基性、超基性岩沿北西向断裂带分布，断裂十分发育，铜矿（化）点20余处，主要产于奥陶系火山岩中，其中主要有错沟、九个泉，摆浪河等铜矿床（点）。
区内化探异常多处，主要有香台子、摆浪河、野牛台、东岔、老君山等异常，构成以Au、Ag、Sb、As、Cu、Zn、Cr、Mn、W、Mo等元素为主的异常带，总体呈北西向展布，异常规模不大，而强度较高，浓集中心明显，该带奥陶系含矿火山岩系分布广，铜矿（化）点多，地球化学异常比较集中，地质成矿条件较好，在该区找到新的较大的铜、多金属及Au矿体是完全可能的。
6.永登－白银厂铜、多金属矿预测区
该区位于北祁连褶皱带的东部，中祁连北缘断裂的北侧，向西延伸到青海省境内，区内以寒武系、奥陶系为主，下古生界火山岩系发育，现已发现的有白银厂、石青硐、银洞沟等铜、多金属矿床，矿体产于中寒武统中酸性火山岩中，是区内重要的铜、多金属矿成矿带。
区内有白银厂、石极沟、石青硐、卫昌沟等化探异常多处，形成北西西向地球化学异常带，其中白银厂异常规模大、强度高，Cu、Pb、Zn最高强度分别为273×10-6、912×10-6、1013×10-6，分带明显，元素组合主要为Au、Ag、Cu、Pb、Zn，位于白银厂南东的五梁山等地区发现与火山岩有关的矿异常，表明白银厂火山岩系向南东向延伸，在白银厂矿区外围仍有可能找到新的铜、多金属矿体。
㈤ 地球化学分区图
Geochemical zoning map
中华人民共和国多目标区域地球化学图集.海河流域平原区
㈥ 区域地质、自然地理与地球化学
黄怀曾
（中国地质科学院生物环境地球化学研究中心，北京100037）
颜秉刚
（中国地质科学院地质研究所，北京100037）
饶克勤
（卫生部统计信息中心，北京100044）
摘要在地质因素制约下，表生母质中元素及元素组合的区域分布，呈现出按构造背景分区的特点；在现今自然环境影响下，表生元素迁徙后重新组合，又具有按地理要素分区的特色；元素的离散与集聚还受其自身的地球化学行为束缚。正是这些综合因素决定了我国以水系沉积物为主体的地球化学分区呈北东－南西向展布。从我国西北到东南共分四个区。不同地球化学区内元素及元素组合的集散现象，则突出显示了上述不同因素在不同区内各自所起的主导作用的差异。大量数据因子分析结果表明，元素及元素组合的区域分布特点，同样是上述不同地球化学区内元素集聚与离散规律的反映。
关键词地质构造地理环境地球化学元素
众所周知，自然界中各种元素的总体分布特点是与岩石和岩石组合类型及其所处的地质背景密切地联系在一起的。元素的物源是岩石，而岩石和岩石组合类型的分布又受构造背景和地质作用制约。从原始地幔分异出来的地壳在地质历史的长河中不断被改造，形成浅部以硅铝质为主，深部以硅镁质为主，上地幔则以铁镁质为主的层次分明的组合构架。与此同时，由于地球动力学和长期的构造活动，构架中各分层物质的组合也会发生这样那样程度不同的变化，它不但可使表层物质重新组合，而且还可将深部物质带到地表，改造地壳表层组分。现今地壳原生物质横向分区、纵向分层的分布状态正是地质作用长期活动的结果。此外，构造格局还决定了表层物质的迁移、聚集状态。其中隆起带主要为剥蚀迁移，而坳陷盆地则为聚集堆积区。地貌分异和气候变迁也是决定物质迁移速率和迁移量的重要因素。
我国大陆陆壳由于受中一新生代构造运动的强烈改造，地形地貌和地质构造都异常复杂。西部多崇山峻岭，东部则主要为低山丘陵和辽阔平原。大体上由西向东，由北向南呈阶梯状下降的地貌景观，在构造上，东西两部也表现为迥然不同的构造景观。西部，在喜马拉雅构造域内，随着特提斯海槽自北向南后撤直至封闭，我国西南部由北而南逐渐抬升。至晚喜马拉雅旋回，雅鲁藏布江以南构造作用以强烈挤压、褶皱和隆起为主，形成高耸的褶皱山系。青海南部高原则为引张作用下的断块山系，天山南北形成规模巨大的山前坳陷。与西部的情况相反，我国东部喜马拉雅构造期则以大陆边缘褶皱带为特点，其上发育了张裂盆地。中生代时期，中国东部地势以低山丘陵为主体，大兴安岭—太行山—武陵山一线以东，以隆起为主的构造背景上，发育小型的山间盆地；此线以西的四川和鄂尔多斯则以坳陷为主，形成鄂尔多斯、四川一滇中大型坳陷带。到白垩世晚期，东部断裂下陷，形成一系列断陷盆地。新生代时期，特别是晚第三纪以来，中国东部地形由高变低，有的地方甚至降到与海平面接近。由于大陆边缘沉降，造成了当今的滨海平原地貌景观。
1地球化学分区与元素分布特征
1.1地球化学分区
复杂的地质背景和地理环境以及南北气候的变迁都是制约物源化学元素的分离、迁移和堆积聚集的重要因素。岩石地球化学与水系沉积物的区域地球化学特征虽不完全等同，但都存在着密不可分的联系。岩石物质组分受成因机制约束，即取决于它形成时的古环境和古地球动力学。水系沉积物则是地质大循环作用下岩石半风化或风化作用的产物，它受物源、气候、地貌、水文条件等因素制约。地壳中各种岩石、矿物在表生作用下风化分解，有的元素呈离子状态或呈络合物形式，有的元素呈胶体或颗粒悬浮物分离出来，经迁移转化重新离散或富集。－些易溶元素，如钠、钙、镁、硼、锶等，迁移能力较强，大部分被水溶液带走，因此，这些元素在水系沉积物中平均含量大大低于地壳的平均值。与此相反，难以流失的元素在水系沉积物中相对富集，平均含量往往超过地壳的平均值。显然，以水系沉积物中元素组分所表征的区域地球化学特征是包括古地球动力学、古环境和现今环境在内的综合因素的产物，不同地区不同因素以及各因素影响程度的差别组成了以水系沉积物为主体的多元环境地球化学景观。
图1中国水系沉积物地球化学分区图
根据近20余年来国土资源部（前地质矿产部）在全国范围内开展的以水系沉积物为主体的1:20万区域地球化学调查资料，综合地质背景与现代环境可以清楚地看出，我国水系沉积物的地球化学分区大致呈北东－南西向展布，且从西北到东南大致可分为以下四个区（见图1）：
Ⅰ.西北内陆地球化学区（内陆区）
Ⅱ.大兴安岭－藏北高原地球化学区（高原区）
Ⅲ.东北三江（黑龙江、松花江和乌苏里江）－西南三江（金沙江、澜沧江和怒江）地球化学区（三江区）
Ⅳ.东南沿海地球化学区（沿海区）
1.2环境因素影响的地球化学分区特点
众所周知，构成地壳岩石主成分的硅酸盐，乃是对环境十分敏感的矿物。环境化学因素的千变万化，最终主要反映在硅酸盐矿物的变化上。从我国西北边陲到东南沿海，由于pH值总体上依次降低，硅酸盐矿物也相应地呈现出规律性的变化，从西北的以物理风化作用为主，逐步转变到东南以化学和生物风化作用为主。硅酸盐矿物长石等，则经水云母、蒙脱石、高岭石到完全分解成铁、铝氢氧化物，正反映了水系沉积物内部元素组分迁移、转化的宏观规律性。而四个地球化学分区也正反映了这种鲜明的分带特色。但必须指出，即使在同一地区，随着海拔高度的变化，纵向上也会出现这种分带现象。
1.2.1西北内陆地球化学区
本区以新疆维吾尔自治区为主。属干旱地区，光照充足，雨量稀少，蒸发强烈。除阿尔泰山、天山降水量较多外，年降水量一般小于200mm，基本没有地表径流。全区植被稀少，但植物残体分解较彻底，除在低洼湿润环境可形成沼泽和泥炭外，腐殖质堆积很少。通常在pH值大于8.5的干旱氧化环境下，以物理风化作用为主，岩石中硅酸盐矿物长石、云母等仅在多雨季节通过水合作用开始转为水云母、水绿泥石。与此同时，氯、硫、碘大量析出，积聚在风化壳、土壤和洼地中，但钙、镁、钠、钾流失不多。与其他三个区相比，水系沉积物中这类元素含量与母岩最为接近。
1.2.2大兴安岭－藏北高原地球化学区
以内蒙古高原、黄土高原和青藏高原为主体。为半干旱地区，地表水系发育一般，多为江河源区，蒸发量大于降水量。pH值通常在8.5～7.5的范围内，铝硅酸盐和硅酸盐矿物在H2O和CO2作用下发生分解，生成粘土矿物水云母、拜来石、蒙脱石，氯化物、硫酸盐大部分溶解，Cl-和
1.2.3东北三江－西南三江地球化学区
主要为平原、丘陵地区。雨量充沛，地表水系发育，年降水量在400～800mm间，属半湿润带。是pH值为7.5～5.5的弱酸性环境。矿物中硅酸盐、铝硅酸盐盐基几乎全部被溶解，SiO2进一步游离出来，碱金属和碱土金属强烈淋出流失，SiO2、Al2O3、Fe2O3沉淀下来，生成不含钾、钠、钙盐基的粘土矿物高岭石、埃洛石或构成氢氧化物。钙、镁、钠、锶、钾含量继续下降。
1.2.4东南沿海地球化学区
本区地处亚热带－热带气候区内，地貌上主要为低山丘陵，仅在临海区内有近海平原。由于受太平洋和印度洋亚热带季风气候的影响，雨量充沛，年降水量一般在800mm以上。地表水系发育，大多经本区入海。由于高温多雨，pH值通常小于5.5，在还原环境下的潮湿带内，化学与生物风化彻底，淋溶作用强烈。钙、镁、钠、钾均被游离出来带走，铝硅酸盐彻底分解，Al2O3、Fe2O3与SiO2分离，SiO2大量淋失，Al2O3、Fe2O3和部分SiO2呈胶体状，在酸性介质中聚集，生成水铝英石、褐铁矿及蛋白石。钙、镁、钠、锶降到最低水平。
1.3地球化学分区的地质背景与元素分布特点
1.3.1西北内陆地球化学区
天山以北的准噶尔－北山—阿尔泰山区，为准噶尔－阿尔泰海西褶皱系。以出露古生代地层为主，显示出活动大陆边缘的沉积特点，杂砂岩和硅质岩较为常见，成分成熟度和结构成熟度较低。以北山地区硅质岩为例，化学组分介于正常化学沉积与火山沉积的硅质岩之间，反映了硅质来源不仅与表生地质作用有关，且与地壳深部的地质作用也有密切关系。常量与微量元素分析结果也证实了这一点。表1说明，除表生作用下的钡、锶丰度较高外，来自地壳深部的亲铁元素铁、锰、钛、钒、铬、镍、铜也偏高，而钠、钾、镁、铅偏低。
表1北山地区早古生代硅质岩微量元素平均值
注：氧化物为百分含量，单元素为mg/kg。
区内花岗岩约占25%，主要为海西早期的石英闪长岩、斜长花岗岩、花岗闪长岩、二长花岗岩，以活动大陆边缘型花岗岩为主，其次为海西晚期裂谷型的碱性岩浆活动，另有少量基性岩和超基性岩。这几种岩类均有幔源物质渗入，元论是岩石成因分析还是局部岩类的直接分析结果，都反映了相对富集铁族元素钒、铬、钴、镍、铁、锰、钛，铜、钙、镁含量也较高，钾、钠相对偏低。在古生代地层中，普遍夹火山岩和火山碎屑岩，以安山岩和玄武岩为主，与相应的深成岩属同源的产物，具有类似的元素组合特征。
1.3.2大兴安岭－藏北高原地球化学区
北迄大兴安岭－天山，南止喜马拉雅山，包括内蒙古高原、黄土高原和青藏高原。从高原区内整个地质构造背景分析，除塔里木为地台，冈底斯山和昆仑山具清楚的岩浆弧特征外，可能以不同时期陆壳内部的裂陷活动为主，构成了规模不一时代各异的一系列褶皱系。裂陷拉张虽也能将幔源物质带到地壳，但总体上，它对地壳改造的程度远不如活动大陆边缘来得强烈。这在岩浆活动上表现得尤为明显。秦巴地区深熔花岗岩出露面积仅占19%，壳源重熔型花岗岩占81%。前者富集铁族元素和重稀土元素，后者富集大离子亲石元素和轻稀土元素。青藏高原区在冈底斯带和昆仑带上有以辉长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、二长岩、黑云母花岗岩、拉斑玄武岩、安山岩组合为代表的深熔岩浆岩，青海南部有新生代霓霞岩、霞石白榴岩、霞石正长岩、黝方石响岩、碱性粗面岩、碱性玄武岩系列的幔源碱性岩浆活动，但青藏高原大范围内仍以地壳内重熔型花岗岩为主，电气石白云母花岗岩、白云母花岗岩、二云母花岗岩、黑云母花岗岩组合为其典型代表，它们在物质组分上的差异如表2所示。就出露面积占80%左右的沉积岩和变质岩而言，在大兴安岭－天山、昆仑山、冈底斯山等优地槽内发育火山质和长石质硬砂岩，在唐古拉、北喜马拉雅冒地槽内堆积了岩屑质硬砂岩，在地台或地槽沉积物上常覆盖着中、新生代大型陆相盆地沉积，如塔里木盆地、柴达木盆地、二连盆地。新生的堆积物由于沉积分异作用而使物质重新组合，地壳表层物质组分发生重大变化，与原先的槽型沉积相比，铁族元素含量降低，碱金属、碱土金属和卤族元素含量增加，虽在那些没有覆盖物的褶皱带地层裸露点上，依然保留了活动构造带物质组分的特点，但从整个地区地壳表层组分平均水平来看，钒、铬、钴、铜、铁、钛、锰、镍和钠、钾、钙、镁、硼含量分别出现下降和上升趋势。
1.3.3东北三江－西南三江地球化学区
从东北三江区到西南三江区斜穿我国中部的宽阔带，地质构造上以华北地台和扬子地台为主体。地台区出露有古老的结晶基底，为最早期地幔未完全分异的产物。古老变质岩系中常含基性和超基性岩透镜体，并有辉长岩岩墙贯入。平均物质组分偏向基性，镁、钙及幔源组分明显偏高，大离子亲石元素钾、钠、硼、锂等含量相对偏低。表3记录了华北地台新太古界斜长角闪岩和片麻岩元素含量。在广泛出露的地台型海相沉积盖层中，稳定的石英砂岩和碳酸盐岩虽颇为发育，但在沉陷地区可形成不同的沉积组合。从震旦系到下古生界不同层位上，淀积有来自基底剥蚀残留下来的磷、铁、钒、钴、镍、钼、铜等元素，局部地区富集，形成具有一定品位的工业矿床；在上古生界风化壳上还发育有铝土矿和锰矿。岩浆岩出露面积所占比例甚小，不超过10%，其中二叠纪大陆拉斑玄武岩和新生代碱性玄武岩具有鲜明的慢源特色，与整个区域古老结晶的基底元素分布的总体特点是一致的。
表2不同成因类型花岗岩类元素含量*
注：氧化物为百分含量，单元素为μg/g。深源同熔型以冈底斯地区为代表，碱性－偏碱性以羌塘地区为代表，壳源重熔型以喜马拉雅地区为代表。“＊”为全铁。
表3冀东迁安新太古界变质岩元素含量
注：氧化物为百分含量，单元素为μg/g。“＊？为全铁。
1.3.4东南沿海地球化学区
沿海区以华南褶皱系为主体。原岩组分基本特点为亲铁元素低于相邻的三江区，钼和钨族元素显著增高。华南褶皱系实际上是在多处较弱拉张基础上汇集而成的一个裂陷槽，尽管岩浆岩出露面积较大，约占30%，但深源岩浆活动十分微弱。最新的裂谷型第四纪幔源碱性玄武岩仅在琼、粤、闽、浙、台等省有限区域内见及，不足以影响沿海区地壳表层的平均成分。以钾长花岗岩、黑云母花岗岩、闪长花岗岩、花岗闪长岩组合为主的壳源重熔型花岗岩，只是地壳内部物质的重新组合而已，并不改变地壳的总体成分，不过，它可使钨、锡、铋、钼、铅、锌、汞、砷等元素集聚，甚至形成大型和超大型矿床。古生代裂陷槽内，很少见到快速堆积的粗碎屑物质，主要为来自源区历经分选的细碎屑复理石沉积。较为充分的沉积分异作用，在原生物质迁移过程中，带来一定数量的活动元素和过渡元素，弱活动和不活动元素更多地滞留在剥蚀区内，可能也是造成区内弱活动和不活动元素含量偏低的原因之一。
2元素富集特点
现着重阐述与农作物生长和生命科学密切相关的24种元素区域分布特点。先将每一1:20万国际分幅中数百到2000个左右的单元素全量数据，经多次叠代剔除异常值后，分别算出单元素平均值，意味着这些数值仅代表宏观的区域背景，而不反映局部异常；然后，再在每一1:20万国际分幅分值的基础上，算出全国平均值。表4清楚地反映了各种元素的地壳丰度值和全国水系沉积物中的平均含量。
表4全国水系沉积物与地壳平均含量对比表（mg/kg）
注：背景值为全国平均值。
通过进一步分析，各元素的区域分布特点还是十分鲜明的，若将分布特点相近的元素归为一类，则可分成以下8类。
2.1钠、钙、镁、钾、锶
碱金属和碱土金属元素的高值区分布面颇广。除K外，其余4元素［Na（＞2.04%）、Ca（＞5.0%）、Mg（＞1.70%）、Sr（＞346.75mg/kg）］高值区大面积汇集在我国北方和西北的干旱、半干旱地区，其含量变化由西北往东南逐渐降低。锶和钠的高值区范围还延伸到我国东北地区。总体上我国南半部多为钙、钠、锶的低值区，其含量分别低于其背景值。镁高值区虽也出现在北方地区，但与钙、钠、锶的展布状况略有不同，它在太行山、燕山、辽东半岛等地仅为中等偏高含量区（0.93%～1.70%），南方的湘、鄂西部处于同样的水平。我国总体上处于低K水平，高值区（＞2.14%）和低值区（＜1.92%）呈星点状分布。相对而言，浙江、江西、福建、吉林、辽南和内蒙古东北部高值区面积较大，西北、西南、中南含量一般偏低，但海南岛南部和广西西南部等地有小片高值至偏高值区出现。
2.2铬、铁、锰、镍、钴、钒、钛
铁族元素分布的高值区和中值区（高于全国平均值）呈北东向带状展布，从云贵高原直达吉林长白山区，其中尤以我国西南、中南及华北的部分地区较为集中。新疆北部也有铁、钒、锰、钴偏高值区出现。从总体上看，我国存在两条上述7个元素的低值带（低于全国平均值），其含量均分别低于其背景值。一条由青藏高原和新疆南部延至内蒙古东部，一条展布于华南及东南沿海，构成两条大致平行，但规模差别较大的低值带。但钛例外，在东南沿海及华南区无明显低值分布。
2.3铜、锌、铅、汞
这些元素总体上表现为由东南往西北方向逐渐递减的趋势，即高值和中值区大体呈南西－北东方向展布。高值区和中值区主要集中于秦岭—大别山以南，藏东三江流域以东的我国西南、东南和中部地区。此外，铜在新疆北部和太行山区，锌在长白山、小兴安岭和大兴安岭地区出现规模不等的中等值区。铜、锌含量分别低于其平均背景值的低值区分别出现在内蒙古至藏北、浙江至广西沿海地带和内蒙古至藏北、山东半岛、广东至广西沿海一带。我国东南、中南和西南地区多属汞（＞72ug/kg）、铅（＞32.5mg/kg）高值至中值区，且呈大片集中分布；北方地区汞和铅含量总体上分别在平均背景值43mg/kg和24.73mg/kg以下。
2.4砷、镉
砷高值（＞20.76mg/kg）和中值（15.31～20.76mg/kg）区主要出现在西藏、云南、广西、湖南和广东等省区。尤其是西藏境内，砷含量几乎都高于其平均背景值（11.31mg/kg）。在内蒙古和新疆，虽在小范围内有砷含量偏高现象，但在其他地区砷含量则普遍低于平均背景值。
镉高值（＞0.32mg/kg）区分布范围与As较相似，但比较集中，高值区主要分布在滇、黔、桂地区，但在鄂北、陕南和浙西等地出现规模不一的零星的中值区至偏高值区。青藏高原、新疆、内蒙古、东北、华北及东南沿海一带均属低于背景值的低镉区。
2.5氟、硼、锂
这些元素在我国水系沉积物中分布颇广，除东北、华北北部、西北地区、山东半岛东南沿海及海南岛等地为低值区外，其他绝大部分地区硼、氟、锂的含量都分别在平均背景值45.02mg/kg、465mg/kg和37.1mg/kg以上。但这些元素的富集状况及其高值、中值的地域分布则不完全相同。硼与锂的高、中值区分布范围更为接近，硼在西藏富集程度较高，锂除在西藏明显偏高外，从云贵高原东部到鄂西及江汉平原均为其高值带。氟高值区在我国南方呈零星分散状，与锂的分布情况总体相似，但在西藏地区，则未见明显富集。
2.6磷
我国有磷高值（＞10.30mg/kg）和中值（8.78～10.30mg/kg）带各一条，与其相应还有两条低于背景值（647mg/kg）的磷低值带。高值带展布于阿尔泰山和大、小兴安岭和长白山等地。中值带从云贵高原断续延伸到东北南部，呈明显的北东－南西向展布。两条磷低值带：－条汇集在我国东南及东南沿海诸省和海南岛，另－条从青藏高原经甘肃、内蒙古西部直至辽西。
2.7铝
我国大多数地区属铝含量接近于平均含量（6.52%）或稍高于平均含量的中值区，仅在滇、闽、粤、辽、吉、黑、内蒙古东北部、新疆北部和东部、晋南、川东、藏南、豫鄂皖交界地区，铝含量相对较高［w（Al）>8%］。铝中值区主要集中在大、小兴安岭，长白山和我国东南部地区。内蒙古高原、黄土高原、青藏高原、新疆和四川盆地等地均属低铝区。总体上说，铝的平均含量从东北到西南有逐渐增高的趋势。
2.8钼
从宏观上看，我国东部存在两条北东－南西向的钼高背景值带（＞1.90mg/kg）。一条位于东南沿海，在浙、闽、粤等省比较集中，成片分布；另－条由云贵高原东部断续向北东方向延伸，经湘鄂西部、鲁西、川东，直到陕南。此外，在东北北部、新疆、西藏及青海也有不连续分布的高背景值区。内蒙古、陕、甘、宁、川西和辽、鲁、豫、苏、皖、赣则构成大致平行排列的两个低钼带。
3元素组合及空间分布
现今展现的元素的分布格局乃是元素特性、区域地质背景和自然环境综合作用的结果，若仅对以水系沉积物为标志的区域地球化学特征作定性探讨，难以将各复杂因素之间关系明确地区分开来，但借助于各因素聚合而成的水系沉积物中的元素组合面貌，仍可揭示出区域地球化学的总体特征。不同地区元素间的主成分多变量相关分析结果清楚地表明，五个主成分可代表24种元素的累计贡献率的67%，但各个主成分的整体关联性并非十分密切。因此，我们采用了正交旋转和斜交旋转不同旋转方法对主成分分析的结果进行进－步剖析。旋转结果见表5。从正交和斜交旋转的结果可以判断出24种元素与五个因子的对应关系，并从中分析出究竟何种因素对不同元素组合的区域分布起着支配作用。
3.1因子1与钒、铬、钴、铜、铁、钛、锰、镍呈显著正相关
从地质背景分析，这八种元素主要来自深部地壳或上地幔，再或是早期原始地幔分异的残留物；从现今环境来看，属于难以迁移的元素，具相近的化学特性，在风化过程中易于－起集聚和离散，因此，内陆区和三江区铁族元素的丰度高于高原区和沿海区。总的说来，影响水系沉积物中这类元素区域分布特点的主导因素是地质背景，并不是环境。
表5正交因子旋转：最大方差旋转的正交因子解模型（VARIMAX）
注：＊表明呈明显的相关性。
3.2因子2与钾、钠、镁、铝、钙、磷、氟呈显著正相关
这七种元素主要富集在上地壳内，其在地壳表层的总平均含量高于相应层位的铁族元素总平均含量。在它们自身的习性与行为支配下，从西北到东南随着自然环境的变化，淋溶作用和迁移能力增强，碱金属、碱土金属元素呈现出逐级下降的情景。这就表明，它们的迁移积聚状况主要受现今环境约束，而供给水系沉积物的母岩对其影响的程度仅处于从属地位。
3.3因子3与硼、汞、锂、砷呈正相关，与锶呈明显的负相关
在内生作用中，从超基性岩经基性、中性到酸性岩，硼和锂含量逐步上升，尤以岩浆期后气成－热液形成的伟晶岩中最为富集；在表生作用下，硼、锂矿物皆易分解析出，并被粘土矿物吸附，吸附量与粘土矿物含量呈正比，水系沉积物中含量与现代环境关系较为密切，北低南高的变化趋势与粘土矿物量区域分布大体一致。砷和汞都易于在岩浆期后集中，在表生作用中又常伴生在一起，且不易迁移，水系沉积物中含量北方低于南方，基本上反映了原生状况。锶在伟晶岩中含量最低，在表生作用中易被镁置换而流失，水系沉积物含量出现了北高南低的变化。正是不同原因将这五种元素组合在一起，并与因子3建立了相关关系。
3.4因子4与钼、铅、锌呈明显的正相关
这三种元素往往出现在与火成岩相伴生的热液中，而华南地区的岩浆活动为这类元素的富集创造了良好的机遇。就钼而言，华南花岗岩中含量并不高（0.3～2.8μg/g），但在强还原的表生作用下，在富含有机质和铁硫化物的沉积中，常发生一定程度的积累。铅、锌在内生作用中常紧密共生；在表生作用中，当处在中性环境下，遇到碳酸盐时，生成稳定的碳酸盐矿物，还原时，又一起生成硫化物沉淀。正是一些共同的特点，使这三种元素在水系沉积物中出现相互消长的关系。
3.5因子5仅与镉显著相关
无论在岩浆岩中，还是在岩浆期后的热液中，镉均未出现显著的集中，常寄生在锌矿物内，成为稀有的分散元素。表生作用中的镉迁移能力很弱，易于留在原地，被粘土矿物吸附。正因为镉具有独特的习性，使其独自构成单一的体系。
参考文献
黄怀曾，吴功建等.岩石圈动力学研究.北京：地质出版社，1994
黄怀曾.全球地学断面研究现状及存在问题.见：张炳熹等主编.岩石圈研究的现代方法.北京：原子出版社，1997.8～19
李家熙，吴功建等.中国生态环境地球化学图集.北京：地质出版社，1999
左国朝，何国琦等.北山板块构造及成矿规律.北京：北京大学出版社，1990
严阵.秦巴花岗岩的主要特征.见：李之彤主编.中国北方花岗岩及其成矿作用论文集.北京：地质出版社，1991.115～119
黄怀曾等.青藏高原岩浆活动及岩石圈演化.北京：地质出版社.1993
伍家善，耿元生，沈其韩等.华北陆台前寒武纪重大地质事件.北京：地质出版社，1991
全国环境监察总站.中国土壤元素背景值.北京：中国环境科学出版社，1990
刘英俊等.元素地球化学.北京：科学出版社，1984
李家熙，吴功建，黄怀曾等.区域地球化学与农业和健康.北京：人民卫生出版社，2001
㈦ 胶东北部地区地球化学分区
根据Au、Ag、Cu、Zn的分布特征及组合关系，结合区内地层、构造、岩浆岩及矿产等因素，将该区分为20个地球化学区（图3-5），图中显示出各地球化学区元素含量分布特征。
图3-5 胶东北部地区地球化学分区图
gcl—龙口－蓬莱Au、Ag、Cu、Pb、Zn低背景地球化学区；gc2—龙山店Au、Ag、Cu、Pb、Zn高背景地球化学区；gc3—金城－招远Au异常地球化学区；gc4—栖霞－大柳行Au、Ag、Cu、Pb、Zn异常地球化学区；gc5—烟台－大庄头Ag、Cu异常地球化学区；gc6—文登Pb高背景地球化学区；gc7—威海－桥头Au异常，Pb、Zn高背景地球化学区；gc8—成山卫Pb高背景地球化学区；gc9—莱州－平度Pb高背景地球化学区；gc10—夏甸－崔召Au、Ag异常，Cu、Pb、Zn高背景地球化学区；gc11—观里－日庄Cu异常、Zn高背景地球化学区；gc12—莱西－莱阳Au、Ag、Cu、Pb、Zn低背景地球化学区；gc13—桃村－崖子Ag异常，Au、Cu、Pb、Zn高背景地球化学区；gc14—水道－乳山Au、Ag异常，Zn高背景地球化学区；gc15—龙泉－铺集Au、Ag、Cu、Pb、Zn低背景地球化学区；gc16—荫子夼Ag、Cu、Pb异常，Zn高背景地球化学区；gc17—荣成－侯家Au、Ag高背景地球化学区；gc18一宁津所Cu、Pb、Zn高背景地球化学区；gc19—潍坊－昌邑Cu异常，Pb、Zn高背景地球化学区；gc20—盘石店Ag、Cu、Pb、Zn高背景地球化学区